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物联网通信协议解析 · 上

2021-04-08

通信协议是通信双方之间通信时必须要遵守的一种规则和约定,在物联网通信中,随着物联网设备种类的增多,它的通信协议类型也在不断地增加中。目前业内将通信协议主要分为两大类:

1. 接入协议:负责子网内设备间的组网级通信。

2. 通迅协议:负责设备通过互联网进行的数据交换及通信

该解析将从物理层、数据链路层,网络层,应用层这三个层面来依次介绍属于它们各自的通信协议。


物理层、数据链路层

一、远距离蜂窝通信

1. 2G/3G/4G

这三种通信协议分别指的是第二/第三/第四代移动通信系统协议。第二代协议以数字语音的传输技术为核心,满足了人们早期的通话、短信、上网等单一需求;第三代协议在能满足用户单一需求的基础上,还支持处理图像、音乐、视频等内容,传输速度也快于第二代协议,只是对于播放高清视频还不太稳定。第四代协议在保证支持功能完善的情况下,在速度上有了一个质的提升,下载速度达到100Mbps,上传速度达到20Mbps

2. NB-IoT

NB-IoT(窄带物联网)也被叫作低功耗局域网(LPWAN),它构建于蜂窝网络,可直接部署于GSM网络、UMTS网络、LTE网络,支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据网络,也支持长时间待机设备的链接,在传输时只需消耗约180KHz的带宽。它具有广覆盖、架构优、低功耗、低成本等特点。

应用场景有智慧城市、智慧家居、工业物联网、车联网(IoV)等。

3. 5G

5G是最新一代的移动通信协议,它开启了万物互联的时代,终端设备除了手机,还包括物联网设备终端、传感器等。它具有高速率、低能源、低成本、高容量等特点。

5G的应用场景更多元化,分为移动互联网和物联网两大场景,包括智慧城市、智能家居、车联网、移动医疗、工业互联网等。


二、远距离非蜂窝通信

1. WIFI

WIFI是一种基于IEEE 802.11标准,用于物联网设备间的通信协议。WiFi大量的基础架构使得它成为了我们日常生活中的必备之需,每秒数百兆的传输速率能传输大量数据,传输距离能达到50米。它具有范围广、速率快、普及度高等特点。

应用场景有智能家居、商场、智能交通、日常休闲等。

2. ZigBee

ZigBee是一种基于IEEE802.15.4标准的低速短距离传输无线通信协议,可以自行组网,网络节点数多达65000多个,任意节点之间都可以进行通信,传输范围最远为200米,还可以用128位的AES加密算法。它具有近距离、短延时、高容量、高安全、低速率等特点。

应用场景有智能家庭、传感器、自动抄表、工业互联网等。

3. LoRa

LoRa是低功耗广域网无线通信协议,是LPWAN通信技术中极具代表性的一种技术。LoRa虽然是低功耗,但它拥有远距离的传输,在同等功耗下,传输距离远于其他无线技术,是它们的3-5倍。值得注意的是,LoRa计算距离的方式是基于信号在空中传输的时间;定位的方式是基于网关对节点的空中传输时间差。它具有高容量、电池寿命长、高灵敏度、低功耗等特点。

应用场景有智能农业、智能物流、智能建筑、自动化制造等。


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